Question

玉米（2n=20）是我国栽培面积最大的作物，今年来常用的一种单倍体育种技术使玉米新品种选育更加高效。

（1）单倍体玉米体细胞的染色体数为_______，因此在____分裂过程中染色体无法联会，导致配子中无完整的______。

（2）研究者发现一种玉米突变体（S），用S的花粉给普通玉米授粉，会结出一定比例的单倍体籽粒（胚是单倍体，胚乳与二倍体籽粒胚乳相同，是含有一整套精子染色体的三倍体。见图1）

①根据亲本中某基因的差异，通过PCR扩增以确定单倍体胚的来源，结果见图2。

从图2结果可以推测单倍体的胚是由___发育而来。

②玉米籽粒颜色由A、a与R、r两对独立遗传的基因控制，A、R同时存在时籽粒为紫色，缺少A或R时籽粒为白色，紫粒玉米与白粒玉米杂交，结出的籽粒中紫∶白=3∶5，出现性状分离的原因是_______。推测白粒亲本的基因型是_______。

③将玉米籽粒颜色作为标记性状，用于筛选S与普通玉米杂交后代中的单倍体，过程如下

请根据F₁籽粒颜色区分单倍体和二倍体籽粒并写出表现相应的基因型_______。

（3）现有高产抗病白粒玉米纯合子（G）、抗旱抗倒伏白粒玉米纯合子（H），欲培育出高产抗病抗旱抗倒伏的品种。结合（2）③中的育种材料与方法，育种流程应为：______；将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子；选出具有优良性状的个体。

Answer

10 减数 染色体组 卵细胞 紫粒亲本是杂合子 aaRr/Aarr 单倍体籽粒胚的表现型为白色，基因型为ar；二倍体籽粒胚的表现型为紫色，基因型为AaRr；二者籽粒胚乳的表现型为紫色，基因型为AaaRrr 用G和H杂交，将所得F1为母本与S杂交；根据籽粒颜色挑出单倍体

【解析】（1）单倍体玉米体细胞染色体数目与本物种配子染色体数目相同，为20/2=10。单倍体细胞中无同源染色体，减数分裂过程中染色体无法联会，染色体随机分配，导致配子中无完整的染色体组。(2) ①由图可以看出，单倍体子代PCR结果与母本完全相同，说明单倍体的胚由母本的卵细胞发育而来。②A、a与R、r独立遗传，共同控制籽粒的颜色，紫粒玉米与白粒玉米杂交出现性状分离的原因是紫粒亲本是杂合子，两对等位基因各自相互分离后，非等位基因发生了自由组合；根据紫∶白=3∶5的性状分离比，紫粒占3/8，由“3/8=3/4×1/2”可推出亲本中紫粒玉米的基因型为双杂合，白粒玉米的基因型为单杂合+隐形基因，即aaRr/Aarr。③根据图中的亲本的基因型可知，二倍体籽粒的颜色应为紫色，基因型为AaRr；单倍体籽粒由母本的配子发育而来，所以其基因型为ar。胚乳都是由一个精子（基因组成AARR）和两个极核（基因组成都为ar）结合后发育而来，基因型为AaaRrr。（3）按照（2）③中的方法，可将G和H杂交，得到F1，再以F1为母本授以突变体S的花粉，根据籽粒颜色挑出单倍体；将得到的单倍体进行染色体加倍以获得纯合子；选出具有优良性状的个体。

【学科网考点定位】遗传规律，育种，PCR

【名师点睛】遗传学中，常用数学的方法对实验结果进行分析，本题中，“3/8=3/4×1/2”这个数学变化是解答该题（2）②小题的突破口。